蛋白酶及其除了節約成本外的其他好處

翁善鋼

蛋白酶可以提高蛋白質的消化率和利用率，通過允許低品質蛋白替代物在日糧中的使用來優化日糧成本。在谷物及油籽粕的價格持續出現波動時，這有助于節約飼料成本。研究人員也一直在挖掘蛋白酶的額外益處，以及其跟家禽和豬的腸道健康與細菌平衡之間的聯系。

中圖分類號：S816 文獻標識碼：C 文章編號：1001-0769（2014）05-0009-03

蛋白酶是蛋白質消化的一個重要因素，因為它們能夠水解動物飼料中不易消化的蛋白質，將其分解成更有用的肽。用高質量的蛋白酶來提高日糧蛋白質的消化率，能夠降低飼料成本。其途徑是通過使用粗蛋白含量較低、氨基酸質量差的飼料來實現，這可以有效的降低多達10 %的源自飼料的蛋白質和可消化氨基酸水平。

最近對家禽和豬進行的研究顯示，跟未添加蛋白酶的日糧相比，日糧添加蛋白酶能夠維持腸道健康和優化動物的生產性能。理解未消化蛋白在動物后腸中的抗營養作用有助于解釋這種效應（圖1）。

豆粕（SBM）的替代性蛋白源，如棉籽粕（CSM）和玉米干酒糟及其可溶物（DDGS），具有較低水平的蛋白質和較低的消化率。添加蛋白酶有助于缺乏充足內源性酶的單胃動物消化日糧中的蛋白質，這可以減少未消化蛋白質的流量以及其他抗營養因子進入大腸。這些消化蛋白質可以成為腸道中一些不受歡迎的細菌菌株，如大腸桿菌、產氣莢膜梭菌、沙門氏菌和彎曲桿菌的發酵底物。這些蛋白質會被此類有害細菌作為營養物質。隨后這些致病菌會增殖，改變腸道菌群向不利于有益菌方向的平衡。

致病性細菌還能產生有毒成分，如細菌毒素，也會產生發酵代謝物，如生物胺、氨和揮發性含硫化合物。所有這些易于引發氧化應激、腸道炎癥和病變，增加死亡率和發病率，從而損害生產性能。

1 腸道形態

絨毛可以增加腸壁的吸收面積。測量腸絨毛高度與隱窩深度的比值是一個可以鑒別腸道效率的標準參數。該比率越高，腸道功能越好。Wang等研究了源自地衣形芽孢桿菌（PWD-1）發酵物的一種絲氨酸蛋白酶，對食用兩種蛋白源的肉雞腸道形態的作用。

一組肉雞飼喂SBM作為可消化蛋白質，第二組飼喂CSM作為難消化的蛋白質。CSM飼喂組肉雞的腸道形態有損壞，顯示出腸道中蛋白質發酵率較高和小腸受到了更多的挑戰。結果顯示，無論蛋白質來源如何，日糧中添加蛋白酶可顯著提高腸道的效率。它克服了CSM的不良作用。

圖2左側照片是一組飼喂不含蛋白酶的CSM型日糧肉雞的數據。它顯示出腸道受損，絨毛小、畸形，隱窩較深。右側的圖一組采食添加了蛋白酶日糧的肉雞數據，顯示腸道形態更適合充分吸收營養元素，絨毛較長，且高度一致，跟對照組相比隱窩更淺。

2012年，Yan等測試了添加蛋白酶對飼喂高蛋白水平的日糧和用三倍劑量的球蟲疫苗攻毒的肉雞的效果。對照組飼喂標準的22 %蛋白含量的日糧；另一組飼喂30 %水平的超量蛋白質，以便在后腸形成難消化的蛋白質食糜，并測量添加的蛋白酶的影響。

正如前面提到的，發酵蛋白可以促進有害細菌在腸道中的生長—本研究測定了產氣莢膜梭菌的水平。當飼料蛋白質含量提高時，產氣莢膜梭菌的數量顯著增加 （圖3） 。然而，當蛋白酶添加到額外的蛋白質中后，跟對照組相比，發酵蛋白上的致病性細菌減少了。

蛋白酶有助于克服因發酵作用分解了飼料中的蛋白質而產生的負面影響。除了有助于減少致病性細菌數量外，也能夠減少急性期蛋白的分泌。通過測定血清α-1-酸性糖蛋白水平來指示腸道屏障功能和炎癥。結果表明，高水平蛋白日糧中添加蛋白酶，能明顯改善動物的炎癥狀態。

2 性能增強

研究最顯著的成果之一源自檢測禽類總體性能指標。性能指標計算方法是存活率（28日齡存活的雞數量）乘以體重除以料重比。高水平蛋白日糧中添加蛋白酶后，肉雞的生產性能提高了21 %。先前的研究表明這并不只是源自于更好的消化率，它也跟炎癥減少、腸道形態改善和更少的發酵蛋白有關。

3 蛋白質對仔豬的挑戰

蛋白酶在仔豬中的研究也已經完成。雖然大部分SBM蛋白質很容易被日齡較大的豬消化，但剛斷奶的仔豬缺乏內源性蛋白酶活性，因此有些蛋白質對它們而言非常難消化。仔豬對腸道中過量的蛋白質發酵也非常敏感。

營養學家所面臨的挑戰是，仔豬需要較高水平的易消化蛋白質，以促進早期生長和肌肉沉積。然而，正如前面提到的，高水平蛋白質的日糧引起諸多問題，如致病菌引起的腹瀉、腸道功能紊亂和發病率。雖然常規做法降低飼料的蛋白質水平來減少健康問題，但這是以犧牲生長和生產性能為代價的。SBM中也含有致敏性蛋白質大豆球蛋白和β-伴大豆球蛋白，這會導致腸道炎癥，并引起絨毛萎縮、腸屏障功能破壞和食欲不振。低采食量對仔豬是非常危險的，會導致整體性能降低。

4 改善腸道健康

Wang 等在2011年發表的研究成果顯示了絲氨酸蛋白酶對斷奶后21 d的仔豬營養物質利用率、腸道健康和生長性能的影響。一組斷奶仔豬飼喂蛋白含量為19 %、添加或不加蛋白酶的對照日糧，另一組則飼喂22 %高蛋白水平、含有或不含有蛋白酶的試驗日糧。

研究結果表明，日糧中添加蛋白酶后仔豬具有更高的生產性能，生長速度加快，飼料效率改善14 %，且與日糧蛋白質水平無關。部分原因是消化率提高了。但是，研究人員也發現，蛋白酶能在體外分解SBM中90 %的過敏成分，這也可能是為何添加蛋白酶后仔豬表現更好的另一個原因。蛋白酶的使用因腸道形態的改善而提高了腸道功能，正如本研究中絨毛高度隱窩深度的比值得到提高就證明了這一點。

同在肉雞上的研究結果類似，仔豬日糧中添加蛋白酶后可以減少蛋白質發酵，抑制腸道中的致病性細菌-大腸桿菌的生長，在這種情況下，大腸桿菌總數的減少可以減少腸道健康問題。這顯示在糞便指數測試中（圖4）。當蛋白酶添加到日糧中，飼喂低和高蛋白水平日糧的仔豬糞便指數沒什么區別，而典型的糞便指數是低蛋白水平日糧，指數較好，而高蛋白水平日糧則是較差。

雖然家禽和豬的日糧中使用酶的主要目的是降低日糧費用，但是這些研究結果表明添加高效的絲氨酸蛋白酶也能夠優化動物的健康和性能，會給生產者帶來更多的益處。□□

原題名：Higher value of NSP enzymes with an eye on high raw material costs（英文）

原作者：Marc Decoux，執行經理，家禽應用解決方案，諾偉司國際，美國